ANALISIS JARINGAN SISTEM DISTRIBUSI AIR BERSIH PADA
KOMPLEK PERUMAHAN PT ARUN NGL LHOKSEUMAWE
Denny Adrian1, Syahrizal2, Ivan Indrawan3
1 Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU
Medan
Email: dennyadrian007@gmail.com
2 Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1
Kampus USU Medan Email: syahrizal@usu.ac.id 3
Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan
Email: ivanindrawan76@gmail.com
ABSTRAK
Suplai air bersih pada area perumahan karyawan PT Arun dikelola sepenuhnya oleh pihak perusahaan sendiri dan tidak bergantung kepada instansi penyedia air minum setempat. Jaringan perpipaan distribusinya masih menggunakan jaringan perpipaan yang lama dan hanya dilakukan penggantian terhadap beberapa jaringan pipa yang telah rusak.Air bersih didistribusikan ke area perumahan diberikan secara cuma-cuma kepada penghuni dan tidak dilakukannya pengukuran terhadap penggunaan air pada tiap rumah dan kantor diseluruh area perumahan. Studi pendahuluan dilakukan terlebih dahulu dilanjutkan dengan mengumpulkan data-data primer dan sekunder. Menghitung kebutuhan air pada tiap titik layanan pada area perumahan baik untuk kebutuhan domestik maupun kebutuhan non domestik menjadi jalan keluar untuk memecahkan permasalahan yang terjadi. Kemudian dilakukan evaluasi dengan metode Hardy-Cross lalu dibandingkan hasilnya dengan pemodelan menggunakan EPANET 2.0. Dari pemodelan dapat dilihat titik-titik mana saja aliran air yang tekanan maupun debitnya kecil. Berdasarkan hasil perhitungan didapat
headloss yang terjadi pada jaringan pipa pompa cukup besar yaitu 22,950 meter. Kapasitas total
produksi air bersih yang dipompa ke komplek perumahan PT Arun sebesar 0,0417 m3/s dan total penggunan air untuk seluruh area perumahan sebesar 98447,999 m3/bulan.
Kata Kunci: Distribusi Air, Hardy Cross, EPANET 2.0
ABSTRACT
Supply of clean water in a residential area employees of PT Arun managed entirely by the company itself and not rely on local water provider agencies . Distribution piping network is still using the old piping networks , and only the replacement of some damaged pipelines . Clean water is distributed to residential areas is given free of charge to residents and does not measure the water use in homes and offices throughout each residential area . Preliminary study done first followed by collecting primary data and secondary . Calculate water requirements at any point in the service area of housing both for domestic and non- domestic requirements be a way out to solve the problems occurred . Then be evaluated by the Hardy - Cross method and compared the results with modeling using EPANET 2.0 . Modeling can be seen from the points where any water flow pressure and a small debit . Based on the results obtained headloss calculations that occur on a large enough pipeline pump is 22.950 meters . Total production capacity of clean water being pumped into the housing complex PT Arun at 0.0417 m3 / s and total use of water for the entire residential area of 98447.999 m3/month .
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Air bersih merupakan jenis sumber daya air bermutu baik biasa dimanfaatkan oleh manusia untuk keperluan sehari-hari seperti mandi, mencuci dan sebagainya. Di sekitar kita banyak sumber air bersih yang bisa di manfaatkan secara langsung penggunaannya. Salah satu diantaranya adalah air sungai.
PT Arun NGL merupakan perusahaan penghasil gas alam cair terbesar di Indonesia. Dalam memenuhi kebutuhan air bersih bagi perusahaan, PT Arun menmbangun fasilitas pengolahan air bersih sendiri atau yang disebut Water Treathment Plan (WTP). Hal ini membuat PT Arun tidak bergantung pada Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) setempat dalam menyediakan air bersih untuk kebutuhan operasional dan domestik.
Sistem distribusi air bersih merupakan suatu jaringan perpipaan yang tersusun atas sistem pipa, pompa, reservoir dan perlengkapan lainnya. Sistem penyediaan air bersih sering mengalami masalah dalam hal debit maupun tekanan yang berkaitan dengan kriteria hidrolis yang harus dipenuhi dalam sistem pengaliran air bersih
Mengingat kontur komplek perumahan yang berbukit-bukit dan memiliki perbedaan elevasi puluhan meter menjadi suatu hal yang menarik untuk diteliti. Permasalahan yang kerap terjadi di lapangan yaitu kecilnya debit pada waktu-waktu tertentu pada beberapa titik rumah. Oleh sebab itu penulis merasa perlu menganalisa hal ini. Kiranya hasil dari analisa ini dapat memberikan jalan keluar atas permasalahan yang terjadi di lapangan. Pendistribuasian air bersih ke komplek perumahan PT Arun menggunakan sistem gabungan yaitu sistem pompa dan sistem gravitasi.
METODOLOGI PENELITIAN
Metode Hardy Cross Persamaan Hazen-William
Metode Hardy Cross Persamaan Hazen-Williamm digunakan untuk menghitung kerugian gesek (headloss) akibat gesekan yang terjadi antara fluida dengan pipa. Persamaan ini dapat ditulis sebagai berikut :
dimana:
hf = kerugian gesekan dalam pipa (m) Q = laju aliran dalam pipa (m3/s) L = panjang pipa (m)
C = koefisien kekasaran pipa Hazen – Williams d = diameter pipa (m)
dimana:
g = percepatan gravitasi (m2/s)
v = kecepatan aliran fluida dalam pipa (m/s) k = koefisien kerugian
Persamaan Bernoulli
Persamaan Bernoulli menjelaskan tentang konsep dasar aliran fluida bahwa peningkatan kecepatan pada suatu aliran zat cair atau gas akan mengakibatkan penurunan tekanan pada zat cair atau gas tersebut. Pada suatu aliran fluida tertutup, banyaknya energi suatu fluida di suatu titik sama dengan banyaknya energi di titik lain. Persamaan ini juga dapat digunakan untung menghitung nilai head suatu pompa.
dimana:
P1 dan P2 = tekanan pada titik 1 dan 2
V1 dan V2 = kecepatan aliran pada titik 1 dan 2 (m/s)
Z1 dan Z2 = perbedaan ketinggian antara titik 1 dan 2 (m)
γ = berat jenis fluida
g = percepatan gravitasi = 9,81 (m2/s)
Menghitung kebutuhan air
Besar perhitungan kebutuhan air dihitung dengan persamaan berikut: Qmd = jumlah penduduk x q
dimana:
Qmd = kebutuhan air (liter/hari),
q = konsumsi air per orang per hari (liter/orang/hari)
Pengumpulan Data
1. Studi Literatur
Mencari, mengumpulkan dan mempelajari bahan-bahan atau teori-teori dari beberapa buku yang berhubungan dengan pengolahan air bersih untuk pengerjaan tugas akhir.
2. Pengumpulan Data
Mengambil data-data yang diperlukan yang terdiri dari :
a. Data primer. Antara lain diameter pipa, panjang pipa, elevasi tiap node, debit yang keluar dari reservoir, jenis pompa, dan data-data lain yang dibutuhkan untuk melakukan simulasi mengunakan EPANET 2.0.
b. Data sekunder. Antara lain peta jaringan pipa distribusi, data jumlah rumah dan fasilitas- di lingkungan komplek perumahan dan data produksi air bersih. Selain itu data-data sekunder didapat juga dari hasil diskusi penulis dengan pementor yang merupakan staf PT Arun.
Prosedur Penelitian
1. Menghitung jumlah pelanggan komplek perumahan PT Arun.
2. Menghitung jumlah kebutuhan air bersih pelanggan dalam satuan per orang per liter per hari. 3. Menghitung kelaikan jenis pompa yang digunakan.
4. Menganalisa skema jaringan pemipaan dan pendistribusian air dengan menggunakan software EPANET 2.0
Peta jaringan sistem distribusi
Analisa data sistem distribusi
Alternatif pengoperasian
Memilih analisis yang di inginkan
Run program (running) Hasil analisis
ANALISA DAN PEMBAHASAN
Perhitungan Asumsi Jumlah Pengguna
Dalam pehitungan jumlah pengguna, penulis membuat beberapa asumsi. Pertama untuk rumah yang dihuni oleh karyawan dan keluarga penulis mengasumsikan satu rumah dihuni oleh 5 orang. Area tersebut meliputi Sungai Gerong, Pangkalan Berandan, Balik Papan, Dumai, Tarakan, Bontang, Plaju I, Plaju II dan Cilacap I. Kedua untuk rumah yang dijadikan asrama tempat tinggal peserta dayah penulis mengasumsikan satu rumah dihuni oleh 7 orang. Area tersebut adalah Cilacap III.
Tabel 1. Pembagian Area Dan Jumlah Pengguna Air Bersih Di Komplek PT Arun
Pembagian Asumsi Area Jumlah Rumah Huni (Rumah) Asumsi Jumlah Pengguna Asumsi I ( 5 orang ) Sungai Gerong 87 435 Pangkalan Brandan 60 300 Balik Papan 122 610 Dumai 94 470 Tarakan 21 105 Bontang 69 345 Plaju I 31 155 Plaju II 40 200 Cilacap I 70 350 Asumsi II
( 7 orang ) Cilacap III 66 462
Perhitungan Asumsi Pemakaian Air Bersih
Untuk Perhitungan penggunaan air bersih perusahaan tidak menggunakan metode pengukuran terhadap jumlah penggunaan air bersih di komplek perumahan PT Arun. Perhitungan jumlah penggunaan air bersih akan digunakan asumsi-asumsi penggunaan air berdasarkan referensi yang umum digunakan.
Untuk mengetahui Jumlah kebutuhan air maksimum per orang per hari menurut kelompok jumlah penduduk dapat dilihat pada tabel 2 berikut ini :
Tabel 2. Jumlah air yang dipakai per orang dan waktu pemakaiannya menurut jenis gedung
No Jenis Gedung
Pemakaian air rata rata
per hari (liter)
Jangka waktu pemakaian air rata rata sehari (jam) Perbandingan luas lantai efektif/total (%) Keterangan
1 Perumahan mewah 250 8-10 42-45 Setiap penghuni 2 Rumah biasa 160-250 8-10 50-53 Setiap penghuni 3 Apartemen 200-250 8-10 45-50 Mewah: 250 liter
Sendiri : 120 ltr 4 Asrama 120 8 45-48 Sendiri
5 Rumah sakit 1000 8-10 50-55
(setiap tempat tidur pasien) Pasien luar :
500 ltr Staf/pegawai :120 ltr
Kelg.pasien : 160 ltr
6 SD 40 5 58 Guru : 100 liter
7 SLTP 50 6 58 Guru : 100 liter 8 SLTA dan lebih
tinggi 80 6 - Guru/Dosen : 100 liter 9 Rumah-toko 100-200 8 - Penghuninya: 160 ltr 10 Gedung kantor 100 8 60-70 Setiap pegawai 11
Toko serba ada
departement store 3 7 55-60 - 12 Pabrik/industri Buruh pria: 60 wanita: 100 8 -
Per orang, setiap giliran (kalau kerja lebih dari 8 jam/hari)
13 Stasiun/terminal 3 15 -
Setiap penumpang (yang tiba maupun
Berangkat) 14 Restoran 30 5 - Untuk penghuni 160 ltr
15 Restoran Umum 15 7 -
Untuk penghuni: 160 ltr,
pelayan: 100 ltr 70% dari jumlahl tamu perlu 15 ltr/org untuk kakus, cuci tangan dsb.
16 Gedung
pertunjukan 30 5 53-55
Kalau digunakan siang dan malam, pemakaian
air dihitung per penonton, jam pemakaian air dalam tabel adalah untuk satu
kali pertunjukan 17 Gedung bioskop 10 7 - - 18 Toko pengecer 40 6 - Pedangan besar: 30 liter/tamu, 10 liter/staff
atau, 5 liter per hari setiap m2 luas lantai
19 Hotel/penginap
an 250-300 10 -
Untuk setiap tamu, untuk staf 120-150 liter; penginapan 200 liter 20 Gedung peribadatan 10 2 - Didasarkan jumlah jemaah per hari 21 Perpustakaan 25 6 - Untuk setiap pembaca
yang tinggal
23 Perkumpulan
Sosial 30 - - Setiap tamu
24 Kelab malam 120-350 - - Setiap tempat duduk 25 Gedung
Perkumpulan 150-200 - - Setiap tamu 26 Laboratorium 100-200 8 - Setiap tamu Sumber : Soufyan Moh. Noerbambang dan Takeo Morimura(2005)
Pemakaian Domestik
Dalam studi ini kebutuhan air dihitung berdasarkan penggunaan air tiap rumah. Diasumsikan pemakaian air 900 l/orang/hari untuk tiap rumah. Rumus yang digunakan dalam perhitungan pemakaian air ini berupa persamaan perhitungan sederhana seperti berikut :
Kebutuhan per orang : 900 l/orang/hari
Jumlah penghuni untuk asumsi rumah pertama : 594 x 5 = 2970 orang
Jumlah penghuni untuk asumsi rumah kedua : 66 x 7 = 462 orang
Jumlah penghuni seluruhnya : 2970 + 462 = 3432 orang
Kebutuhan keseluruhan : 900 x 3432 l/orang/hari = 3088800 l/orang/hari
Kebutuhan domestik total pada area komplek perumahan PT Arun : 3088800 / 24 = 128700 dm3/jam
Pemakaian Non Domestik
Rekapitulasi total pemakaian air non domestik setelah digabungkan dan di jumlahkan dapat dilihat pada tabel 3 berikut :
Tabel 3. Rekapitulasi Estimasi Pemakaian Air Pada Area Komplek Perumahan PT Arun
No Penggunaan Air dm3/jam
1 Domestik 128700 2 Perkantoran 1070,833 3 Sekolah 4407,083 4 Penginapan/Guest House 148,333 5 Rumah Sakit 1308,333 6 Sarana Ibadah/Mesjid 250 7 Garmen 62,5 8 Tempat Makan 14,583 9 Super Market 25 10 Kolam Renang 125 11 Lapangan Golf 162,5 12 Stadion 5 13 Gedung MPB 12,5
14 Gedung Olah Raga 25
15 Lain-lain 416,667
Perhitungan Kelaikan Pompa
Kerugian Pada Sistem Perpipaan Distribusi
Dalam menghitung kerugian (headloss) ini penulis menggunakan metode Darcy-Weisbach. Metode ini merupakan metode terbaik karena persamaan ini dapat diterapkan untuk air cairan lain selain air.
→ Dari WTP ke Unit Water Tank Sungai Gerong
Mayor Headloss Ø = 10 inchi = 0,254 m L = 4952 m Q = 0.0417 m3/detik Headloss (Hf) Minor Headloss
Untuk menghitung koefisien minor headloss dapat dilihat pada tabel 4 berikut : Tabel 4. Koefisien Minor Headloss
Item K
One Entrance One Exit
Two 900 bends at 0.9 Four 450 bends at 0.42 One gate valve
0,5 0,1 1,8 1,68 0,19 Total Minor Headloss 4,27
→ Dari Unit Water Tank Sungai Gerong ke Unit Water Tank Dumai
Mayor Headloss Ø = 10 inchi = 0,254 m L = 658,5 m
Headloss (Hf) Minor Headloss
Untuk menghitung koefisien minor headloss dapat dilihat pada tabel 5 berikut : Tabel 5. Koefisien Minor Headloss
Item K
One Entrance One Exit
Two 900 bends at 0.9 One glove valve
0,5 0,1 1,8 0,19 Total Minor Headloss 2,59
Head Pompa
Mencari head pompa digunakan persamaan bernoulli. Maka head pompa yang diperoleh:
γ
Diameter Pipa Distribusi
Kecepatan maksimum aliran dalam pipa yang digunakan sebesar 2.0 m/detik, maka diameter pipa distribusi dapat dihitung sebagai berikut:
Pemodelan Jaringan Menggunakan Epanet
Analisa jaringan pemipaan yang dimaksud yaitu analisa terhadap jaringan pemipaan yang telah ada. Area yang akan dianalisa adalah Area Balik Papan. Area ini dapat mewakili perhitungan dari seluruh jaringan perpipaan yang ada.
Gambar 2. Visual Jaringan Pipa Distribusi Komplek PT Arun Area Balik Papan Hasil analisa jaringan perpipaan menggunakan program EPANET 2.0 ditunjukkan pada tabel 6 berikut ini :
Tabel 6.Nilai Debit Dan Tekanan Output Software EPANET 2.0
Pipa ID Debit (m3/s) Tekanan (m)
1 0,0030037 12,12 2 0,0038407 7,87 3 0,0005456 14,04 4 0,0031325 24,38 5 0,0027744 31,13 6 0,0002313 41,59 7 0,0033639 28,20 8 0,002543 41,00 9 0,00009095 28,57 10 0,0004556 41,80 11 0,000768 39,74 12 0,0034548 36,84 15 0,0017723 38,97
16 0,000264 42,13 17 0,0001006 40,21 18 0,0004131 39,24 19 0,0020374 39,19 22 0,0012653 40,58 23 0,0001846 33,71 24 0,0018525 38,06 25 0,0014358 34,69 26 0,0003941 31,74 29 0,0014502 36,86 32 0,0007211 38,66 34 0,0003044 41,79 KESIMPULAN
1. Kapasitas total air bersih yang dipompa untuk kebutuhan komplek Perumahan PT Arun adalah 150 m3/hari atau 0,0417 m3/s
2. Analisa distribusi air bersih menggunakan software EPANET 2.0 dianggap mendekati perhitungan manual menggunakan metode Hardy Cross. Hal ini terlihat setelah dilakukan evaluasi hasil analisa EPANET 2.0 dengan menggunakan metode Hardy Cross persen ralat rata-rata sebesar 9,89%.
3. Nilai head pompa berdasarkan hasil perhitungan sebesar 74,68 meter. Hal ini menunjukkan bahwa pompa yang digunakan untuk mendistibusikan air bersih ke tangki di area perumahan memenuhi kriteria.
4. Pipa distribusi yang digunakan di area perumahan adalah jenis galvanis dengan diameter pipa utama 8 inchi dan diameter pipa sekunder 6 inchi.
5. Tidak adanya meteran air pada area kompleks perumahan karyawan PT Arun NGL ini mengakibatkan rendahnya tingkat kesadaran penghuni dalam penghematan pemakaian air bersih.
SARAN
1. Sistem penyediaan air bersih pada kompleks perumahan karyawan PT Arun NGL secara umum sudah cukup baik. Tetapi dalam rentang waktu tertentu perlu dilakukan perhitungan terhadap penggunaan air yang sesungguhnya.
2. Sebaiknya dipasang meteran air pada masing-masing rumah pada area kompleks agar lebih efisien. Hal ini dimaksudkan untuk meningkatkan kepedulian penghuni akan penghematan penggunaan air. Selain itu penggunaan meteran air juga menurut penulis akan sangat membantu dalam mengambil keputusan-keputusan manajerial bagi pihak perusahaan kedepannya.
3. Perlunya penambahan meteran tekanan untuk mengontrol kuat lemahnya tekanan di beberapa titik jaringan perpipaan yang ada.
4. Pemodelan dengan EPANET 2.0 dapat membantu keputusan manajerial dalam setiap kasus yang mungkin terjadi di lapangan. Untuk mendapatkan situasi yang lebih sesuai dengan kenyataan dan semakin mendekati kondisi sebenarnya perlu dilakukan pengembangan programing yang lebih intens.
DAFTAR PUSTAKA
Linsey, Ray K dan Joseph B. Franzini. 1991. Teknik Sumber Daya Air Jilid II Edisi III. Erlangga. Jakarta.
Dake, J.M.K dan Endang P.Tachyan dan Y.P. Pangaribuan. 1985. Hidraulika Teknik Edisi II. Erlangga. Jakarta.
Streeter, Victor L dan E. Bejamin Wylie. 1990. Mekanika Fluida Jilid 1 Edisi VIII. Erlangga. Jakarta
Triatmadja, Radianta. 2009. Hidraulika Sistem Jaringan Perpipaan Air Minum. Beta Offset. Yogyakarta.
Noerbambang, Soufyan Moh. dan Takeo Morimura. 2005. Perancangan dan Pemeliharaan Sistem
Plumbing. PT Pradnya Paramita. Jakarta.
Gupta S, Ram. 1989. Hydrology & Hydraulic Systems. Prentice Hall. New Jersey.
Kindler, J. And C.S. Russel. 1984. Modeling Water Demands. Academic Press Inc. London. Siregar, Andi Ade Putra, 2011. Analisa Distribusi Air Bersih Pada Komplek Perumahan
Karyawan PT.Chevron Pacific Indonesia Distrik Dumai Dari WTP-Dumai Menggunakan Software Epanet 2.0. Teknik Sipil. Universitas Sumatera Utara.
Irfandi, 2009. Perancangan Sistem Distribusi Air Bersih Pada Komplek Perumahan Karyawan
PT. Pertamina. Teknik Mesin. Universitas Sumatera Utara.
Houghtalen, Robert J. and Ned H. C. Hwang and A. Osman Akan. 2010. Fundamental of
